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1、电工电子综合实验报告分相电路一摘要：本文主要介绍了从单相电源中获取二相、三相电源的分相法，给出电路元件 参数及计算公式，对外加负载为线性电阻，容性负载及感性负载与电压的关系进 行研究，给出容性及感性电阻对于电压影响的解决方法。二. 关键词：分相电路 单相电源 二相电源 三相电源 相位差三. 引言：三相电路具有很多优越性，广泛应用与国民生产及人们的日常生活的各个领 域中。但实际上，一般民用供电线路，照明电路及许多小功率用电负载都采用单 相制，使许多设备及产品的应用受到了很大的限制。因此将单相电源裂相成两相 特别是三相电源是具有重大的意义。由电路理论可知，电容元件及电感元件可以改变交流电的相位，再
2、加上其只 储能不耗能的特点，从而成为理想的裂相元件。本文通过对将单相电源裂相成两 相及三相电源的研究，由单相电源得到了所需要的两相及三相对称电源。四. 正文：1. 分相电路的设计要求：1）将单位交流电源（220V、50Hz）分裂成相位差为90的两相电源。 两相输出空载时电压有效值相等，为150*（14%） V；相位差为90 *（12%）。 测量并作电压一负载（两负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出 电压150 （1-10%） V；相位差为90 *（1-5%）为止。 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。2）将单位交流电源（220V/50Hz）分裂成相位差为120对称的三相电源。 两相输出空载是
3、电压有效值相等，为110*（14%） V;相位差为120 *（12%）。 测量并作电压一负载（三负载相等，且为电阻性）特性曲线，到输出 电压110*（1-10%）；相位差为120（1-5%）为止。 测量并证明设计的电路在空载是功耗最小。3）若负载分别为感性或容性时，讨论电压负载特性。4）论述分相电路的用途，并举一例详细说明。2. 将单相电源分裂为二相电源将电源Us分裂成U1和U2两个输出电压，图1所示为RC桥式分相电路原理的一种，可将输入电压路Us分裂成U和U2两个输出电压，且使比和卩2相位差 成 90。1 +(wR C)2 2 2对输入电压U而言,s输出电压U和U的相位为1 2图1 RC桥式
4、分相电路原理图1所示电路中输出电压U1和U2分别与输入电压Us比为:U14 =-US V1 + (wRC )25 *i i1申=arctan 2R C2 2=tan(q + 90 )2由此甲 + 90。=一 arctan R C2 2 2Q和Q与角频率3无关，但为使1 2若RC = R C = RC则必有Q -甲二90。一般而言,11 2 2 1 2U和q数值相等，可令3RC =3R C = 1图2未分相前电压输出曲线1 1 2 2TSC1注：电路图中 C=10 口 F,C2=10 口 F,Ri=0.32k Q ,R2=0.32k Q 其中 R1 C1= R2 C2=RCRC需要调整数值，二相
5、电压有效值才能近似相等，但需满足上公式。 RC值调整表R1/QC1/UFU1/ VR2/QC2/FU2/ V10001066.729100010209.63650010118.14650010185.58430010160.03230010150.84435010148.02135010162.75733010152.73433010158.29232510153.93732510157.13132310154.42232310156.65532110154.86632110156.17532010155.09932010155.923图4为二相在示波器上的波形图图4二相在示波器上 的波形图，
6、其中两图像 的相位差大致为90, 二相幅度大致相同。01000200030004000500060001U1/V-U2/V负载为线性电阻时负载-电压关系表:RL1=RL2/ QU1/VU2/V53.3833.402106.6646.698159.8419.8942012.91412.9873018.78718.8824024.28624.4155029.48029.60810050.92850.614500114.368114.9761000132.590133.2612000143.285144.0465000150.293151.091电压与线性负载的关系曲线（电脑拟合）:U/V如上表，当
7、负载为线性电阻，且RL1=RL2时；1. 两电阻的电压变化基本相等，曲线近似重合;2. 负载很大时，两负载电压接近理论计算值。电路消耗功率与负载的关系表:RL1=RL2/ Qrl1消耗功率P1/WRL2消耗功率P2/W电路总功率P/W52.2902.315297.871104.4404.487293.351156.4566.525289.051208.3458.432284.8565017.35617.542262.54610025.95126.226214.65650026.16026.440168.707100017.58117.768157.64850004.5174.566152.36
8、1100002.3322.356152.127500000.4780.484152.0881000000.2390.243152.05210000000.0240.024152.050功率与负载的关系图（电脑拟合）:o o O5 0 53 3 2o o O0 5 00 1O5OW/AT十RL1消耗功率P1 亠RL2消耗功率P2 电路总功率P/W/W/W200000 400000 600000 800000100000(1200000R/Q如上表，可以看出当负载fg,即电路空载时，电路功耗最小,趋近于152W.负载为感性时负载-电压关系表:Ll=L2/mHUl/VU2/V51.0841.0911
9、02.1812.192204.4064.4315011.34511.40510023.82223.94920052.27952.556500153.105153.9191000219.980221.1492000197.087198.1345000171.657172.56910000163.244164.112电压与感性负载的曲线关系图（电脑拟合）:如上图，当负载为感性电阻时：1. 两负载的电压基本相等，电压曲线近似重合；2. 感性负载两端电压增长趋势为先增后减，最后趋于一常数，值与线性电阻的趋 值相同。负载为容性时负载-电压关系表:CL1=CL2/FU1/VU2/V1147.587148.
10、3422140.399141.1465121.578122.2311097.97198.4902069.23869.6075035.98236.17410019.81419.91820010.40410.4655004.3034.31410002.1622.178电压与容性负载的曲线关系图（电脑拟合）:如上图，当负载为容性电阻时，1.两负载的电压基本相等，电压曲线近似重合；2随着电容值的增大，电压逐渐减小，裂相所得电压达不到所需值，因此裂相所 得电压只适合值较小的容性电阻。3将单相电源分裂为三相电源电路原理图如下：图5将单相电源分裂为三相原理从以上向量图中可见，B和C两点的轨迹是在圆周上变化，
11、只要使电流12与I】 相位差成60 ；使电流I3与Ii相位差成30，贝何使电压UA UB UC成对称三 相电压。可利用公式Xc2/R2=tan60Xc3/R3=tan30110 V2戟UPa | pT jbJ110V图6单相电源分三相电路图图中元件参数：Ci=C2=32 口 F, Ri=R2=lk Q , R3=57.46 Q , R4=172.38 Q 三相电压波形图:+ I如图，三相电压相位差为120 .负载为线性电阻时负载-电压关系表:ra=rb=rc/Q山/VUb/VUc/V1032.61629.12617.3312049.86646.70529.3355073.13472.91052
12、.65510087.56688.95972.50420097.89698.88288.469500105.546104.995100.7241000108.223107.115105.2972000109.333108.304107.6365000109.855109.163109.02010000109.931109.532109.493电压与线性负载的关系曲线（电脑拟合）:通过对数据测量及生成曲线分析可知：1三相所得三条曲线基本重合；2当外加负载阻值较大时所得的电压值更加接近分相空载所得电压 110 伏。电路消耗功率与负载关系：ra=rb=rc/QPa/WPb/WPc/W总功率p/w101
13、06.38084.83130.036119.90320124.394109.06843.029157.41650106.973106.31955.450185.68310076.67979.13752.569199.59720047.91848.88839.133210.63750022.26822.05920.303218.789100011.69811.47411.087221.03420005.9775.8655.793222.22350002.4142.3852.379222.655100001.2091.2001.200222.870功率与负载的关系图（电脑拟合）：通过对数据测量及生成曲线分析可知： 外加负载电
